超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor,簡(jiǎn)稱USM)是近二十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型驅(qū)動(dòng)裝置,該電機(jī)不同于傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)電機(jī),它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)激發(fā)超聲振動(dòng),借助彈性體諧振放大,通過(guò)摩擦耦合產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng).這種電機(jī)的具有響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)緊湊、低轉(zhuǎn)速、大力矩、不受電磁干擾、斷電自鎖等優(yōu)點(diǎn),在微型機(jī)械、機(jī)器人、精密儀器、家用電器、航空航天、汽車等方面有著廣泛的應(yīng)用前景.隨著超聲波電機(jī)的推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要,對(duì)超聲波電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)的研究就非常必要了,小型化、通用化、高性能的驅(qū)動(dòng)電源和簡(jiǎn)單而又實(shí)用的控制技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn).該文對(duì)于單一的定位控制,研究一種簡(jiǎn)單且控制精度高的控制算法,結(jié)合所研制的縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)樣機(jī),實(shí)現(xiàn)了高精度(0.010度)的定位控制,另對(duì)基于高性能DSP的驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行了初步的探討和研究,研制了通用性較高的驅(qū)動(dòng)電源.該文開(kāi)展的主要研究工作和取得的成果如下:1.簡(jiǎn)要地介紹了超聲波電機(jī)的原理、發(fā)展歷史和特點(diǎn),重點(diǎn)分析了超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源和定位控制的研究進(jìn)展和存在的問(wèn)題,從而引出該碩士論文的研究意義和主要內(nèi)容.2.從理論和實(shí)驗(yàn)上揭示這種電機(jī)具有的高分辨率和步進(jìn)特性實(shí)質(zhì),提出了利用此特性實(shí)現(xiàn)高精度的定位控制策略——步進(jìn)定位法,并分析了影響其定位精度的因素,結(jié)合所研制的縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)樣機(jī),實(shí)現(xiàn)了高精度(0.010度)的定位控制,并確定了相關(guān)控制參數(shù)的選擇準(zhǔn)則.3.簡(jiǎn)要介紹了常用開(kāi)關(guān)變換器結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了以MOSFET為開(kāi)關(guān)器件的半橋式逆變功率電路.介紹了高性能DSP(TMS320LF2407)為核心的控制信號(hào)發(fā)生電路和以UC3842為控制芯片的可調(diào)壓直流電源,結(jié)合控制電路和功率變換電路獲得了驅(qū)動(dòng)超聲波電機(jī)所需兩項(xiàng)幅值、頻率、相位可調(diào)的交變方波,具有較高的通用性,為進(jìn)一步開(kāi)展運(yùn)用較復(fù)雜控制策略的超聲波電機(jī)位置和速度伺服控制研究打下一定基礎(chǔ).
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傳統(tǒng)的直流電機(jī)一直在電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位，但由于其本身固有的機(jī)械換向器和電刷導(dǎo)致電機(jī)容量有限、噪音大和可靠性不高，因而迫使人們探索低噪音、高效率并且大容量的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。隨著電力電子技術(shù)和微控制技術(shù)的迅猛發(fā)展而成熟起來(lái)的直流無(wú)刷電機(jī)具有體積小、重量輕、效率高、噪音低、容量大且可靠性高的特點(diǎn)，從而使其極有希望代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流電機(jī)成為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主流。 模糊控制器具有魯棒性好、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。論文提出了基于轉(zhuǎn)速環(huán)模糊邏輯控制理論的直流無(wú)刷電機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，保證了伺服控制系統(tǒng)具有優(yōu)良的靜動(dòng)態(tài)特性，因而滿足更多應(yīng)用場(chǎng)合的需要。 論文具體包括以下幾個(gè)部分工作： 首先，從電機(jī)本體和控制角度出發(fā)，闡述了直流無(wú)刷電機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中需要解決的關(guān)鍵性問(wèn)題：電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。詳細(xì)分析了電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的各種原因，特別是分析了相電流換向所產(chǎn)生的紋波轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。 其次，本文對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理進(jìn)行了詳盡的分析，建立了三相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。并利用MATLAB/SIMULINK軟件建立了三相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)仿真模型。仿真模型采樣的是電機(jī)控制系統(tǒng)中常用的雙環(huán)系統(tǒng)(轉(zhuǎn)速—電流雙閉環(huán)控制)。為了提高系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)特性，轉(zhuǎn)速外環(huán)采用模糊PI調(diào)節(jié)器，電流內(nèi)環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器。轉(zhuǎn)子位置通過(guò)直流無(wú)刷電機(jī)感應(yīng)電勢(shì)檢測(cè)，仿真結(jié)果表明了該仿真模型控制系統(tǒng)與理論分析完全吻合，從而證明了模型的有效性。 然后，初步設(shè)計(jì)了伺服系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)圖。以TI公司生產(chǎn)的TMS320LF2407數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)作為整個(gè)控制電路的核心芯片，一臺(tái)40w的直流無(wú)刷電機(jī)作為被控對(duì)象，完成了伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制。 最后，對(duì)未來(lái)的工作給予了展望，并對(duì)全文的內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)。
標(biāo)簽： DSP 直流無(wú)刷電機(jī) 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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直線電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)設(shè)備，省略了機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，完全消除機(jī)械傳動(dòng)元件的速度和加速度的物理極限，具有長(zhǎng)行程、低慣量、高精度、快響應(yīng)和高速度等特征，是先進(jìn)加工中心的標(biāo)志。90年代中期以后，直線驅(qū)動(dòng)技術(shù)在超精密定位領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，吸引了越來(lái)越多的研究機(jī)構(gòu)和人員投入到這一領(lǐng)域中來(lái)。 永磁直線同步電機(jī)與普通的直線異步電機(jī)相比，具有效率高、輸出力矩大、體積小、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，極大地提高了進(jìn)給系統(tǒng)的快速響應(yīng)性和運(yùn)動(dòng)精度，成為新一代超精密機(jī)床中最具有代表的技術(shù)。永磁直線同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)將是當(dāng)前和今后直線電機(jī)發(fā)展應(yīng)用的一個(gè)方向。 本文以直線電機(jī)理論為依據(jù)，以現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及新的實(shí)驗(yàn)方法為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了永磁直線同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，分析了永磁直線同步電機(jī)控制系統(tǒng)中存在的難點(diǎn)，并對(duì)直線電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的控制性能進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)研究。 首先，介紹了永磁直線同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、相關(guān)控制策略，對(duì)直線電機(jī)控制難點(diǎn)進(jìn)行了探討。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了永磁直線同步電機(jī)的控制系統(tǒng)的總體方案。 然后針對(duì)永磁直線同步電機(jī)控制系統(tǒng)的主要難點(diǎn)，分為位置檢測(cè)技術(shù)，硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)三個(gè)方面對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。根據(jù)永磁直線同步電機(jī)的特點(diǎn)，提出一種簡(jiǎn)易的初始位置檢測(cè)方法，并設(shè)計(jì)了檢測(cè)電路。該方法基于線性霍爾元件，基本上不增加控制系統(tǒng)成本，安裝簡(jiǎn)便，效果良好。在普通的三相逆變電路的直流側(cè)添加DC/DC電力電子電路。這樣的做的好處是根據(jù)系統(tǒng)需求輸出直流電壓，減少諧波。由于傳統(tǒng)的基于前后臺(tái)工作機(jī)制的電機(jī)控制軟件存在響應(yīng)不及時(shí)、不穩(wěn)定等弊病，提出了基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)機(jī)制上編寫電機(jī)控制軟件。 最后基于樣機(jī)和控制器做了相應(yīng)試驗(yàn)，分析了試驗(yàn)結(jié)果，并提出了存在的問(wèn)題和下一步的工作展望。
標(biāo)簽： 直線 同步電機(jī) 控制技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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玻璃磨邊機(jī)這項(xiàng)技術(shù)國(guó)外在上世紀(jì)九十年代末期發(fā)展起來(lái)；但設(shè)備價(jià)格比較昂貴。而國(guó)產(chǎn)機(jī)尚處于起步階段。根據(jù)玻璃深加工企業(yè)的實(shí)際需要，本課題設(shè)計(jì)和完成了這種高精度的玻璃磨邊設(shè)備。 本文主要研究了步進(jìn)電機(jī)、變頻器、光電編碼器、可編程控制器和由它們組成的控制系統(tǒng)在玻璃直線磨邊機(jī)上的應(yīng)用。介紹了步進(jìn)電機(jī)、變頻器、光電編碼器和可編程控制器的功能、特點(diǎn)。通過(guò)PLC、步進(jìn)電機(jī)、變頻器、編碼器組成的控制系統(tǒng)來(lái)對(duì)玻璃加工進(jìn)行控制。該系統(tǒng)在控制精度上基本達(dá)到了生產(chǎn)的需要。這里采用該系統(tǒng)來(lái)代替伺服系統(tǒng)，不僅降低了成本而且也滿足了企業(yè)的要求。文中還設(shè)計(jì)了PLC程序來(lái)對(duì)其進(jìn)行控制，而且進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。其間，還采取一些辦法解決了一些干擾問(wèn)題，也掌握了實(shí)際選型的有關(guān)知識(shí)。本文還介紹了人機(jī)界面的主要設(shè)計(jì)參數(shù)。 本文對(duì)玻璃直線雙邊磨邊機(jī)電氣控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了綜合性論述對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了功能分析，闡述了系統(tǒng)的性能要求；根據(jù)控制系統(tǒng)的性能要求，提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案，本文對(duì)位置控制的方法進(jìn)行分析和研究，給出了玻璃直線雙邊磨邊機(jī)電氣控制系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方案；對(duì)變頻器和光電編碼器的原理進(jìn)行了分析，給出了變頻器與光電編碼器的選型方法。玻璃直線雙邊磨邊機(jī)的夾持梁升降系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)控制；工作臺(tái)開(kāi)合控制系統(tǒng)采用變頻調(diào)速閉環(huán)控制，光電編碼器測(cè)量開(kāi)合位置，反饋給PLC，對(duì)開(kāi)合系統(tǒng)進(jìn)行慢速開(kāi)合，以提高定位精度，降低了開(kāi)發(fā)成本。 本文還對(duì)采用可編程控制器作為下位機(jī)現(xiàn)場(chǎng)控制進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)。詳細(xì)介紹了PLC的軟件設(shè)計(jì)，包括主程序，初始化程序，開(kāi)合機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)程序，夾持梁升降控制系統(tǒng)程序，玻璃傳送控制系統(tǒng)程序及上位機(jī)與下位機(jī)的通信處理方法。
上傳時(shí)間： 2013-06-04
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在伺服系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)高精度的控制，往往需要實(shí)時(shí)地檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。用來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置的角度傳感器主要有光電編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器。光電編碼器雖然能夠達(dá)到很高的精度，但是它的抗干擾性差，不宜應(yīng)用在條件惡劣的場(chǎng)合中；相比較而言，旋轉(zhuǎn)變壓器（簡(jiǎn)稱旋變）由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，抗干擾性強(qiáng)，能夠應(yīng)用在各種條件惡劣的場(chǎng)合中，所以獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 本文采用的旋變樣機(jī)是一種新型的磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器。分析了它的定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、定子繞組的連接方式以及轉(zhuǎn)子形狀的優(yōu)化；并在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了它的正余弦輸出反電勢(shì)的表達(dá)式；最后在電磁場(chǎng)分析軟件Ansoft中，以樣機(jī)為原型建立了仿真模型，分析了它內(nèi)部的電磁場(chǎng)分布以及正余弦輸出反電勢(shì)的波形。 其次，本文設(shè)計(jì)了一種以DSP為核心的R2D電路系統(tǒng)。它以振蕩電路產(chǎn)生的正弦波電壓信號(hào)作為旋變的激勵(lì)信號(hào)，加上相關(guān)的外圍電路，構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)變壓器一數(shù)字轉(zhuǎn)換器，解算出了旋變的軸角θ；并在此基礎(chǔ)上，分析了產(chǎn)生角度解算誤差的各種因素，同時(shí)計(jì)算出了旋變的轉(zhuǎn)速n。 最后，在上述解算方案的基礎(chǔ)上，本文又給出了第二種解算方案，即：DSP產(chǎn)生的方波經(jīng)過(guò)濾波之后作為旋變的激勵(lì)信號(hào)，解算出了旋變的軸角θ；然后比較了這兩種解算方案的優(yōu)缺點(diǎn)，重點(diǎn)分析了激勵(lì)信號(hào)中的諧波分量對(duì)正余弦輸出反電勢(shì)以及角度解算的影響。
標(biāo)簽： R2D 旋轉(zhuǎn)變壓器 電路
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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永磁同步電機(jī)是同步電機(jī)的一個(gè)重要類型，其轉(zhuǎn)子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極，與傳統(tǒng)同步電機(jī)相比，體積和重量大為減小，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維護(hù)更方便。現(xiàn)代電氣傳動(dòng)控制的發(fā)展趨勢(shì)之一是開(kāi)發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無(wú)論在矢量控制還是標(biāo)量控制中，轉(zhuǎn)速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機(jī)軸上安裝一個(gè)速度傳感器，但是由于速度傳感器的引進(jìn)不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性，還存在安裝問(wèn)題，效果并不十分理想。因此高性能無(wú)速度傳感器控制成為近年來(lái)電機(jī)研究的熱點(diǎn)。 本文在系統(tǒng)介紹卡爾曼濾波器的基礎(chǔ)上，將其引入到永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器狀態(tài)觀測(cè)中。由于永磁同步電機(jī)是一個(gè)強(qiáng)耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實(shí)際中普遍采用的泰勒展開(kāi)式截?cái)嗟姆椒ǎ瑢?duì)電機(jī)方程線性化處理，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng)，并加入了反映電機(jī)系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測(cè)量噪聲模型，形成擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。擴(kuò)展卡爾曼濾波器將電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進(jìn)行實(shí)時(shí)估算，并將所得信息反饋到永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中。通過(guò)仿真，與電機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行比較，證明了擴(kuò)展卡爾曼濾波具有良好的動(dòng)態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對(duì)擴(kuò)展卡爾曼濾波算法在無(wú)速度傳感器控制中存在的不足，本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統(tǒng)狀態(tài)變量，建立新的完全線性化的系統(tǒng)方程，并且卡爾曼濾波算法中的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣成為時(shí)不變序列，因此可以直接應(yīng)用線性卡爾曼濾波算法。仿真結(jié)果證明，與擴(kuò)展卡爾曼濾波算法相比，新的算法更加簡(jiǎn)單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務(wù)，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，不僅具備擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢(shì)，而且在某些性能方面超越了擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。 通過(guò)分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測(cè)量噪聲體現(xiàn)在系統(tǒng)方程中，因此卡爾曼濾波算法在狀態(tài)估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎(chǔ)，以永磁同步電機(jī)為對(duì)象，以數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）為核心，設(shè)計(jì)了電機(jī)狀態(tài)觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。整個(gè)方案在不增加成本的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）豐富的資源和強(qiáng)大的運(yùn)算能力，通過(guò)檢測(cè)電機(jī)相電流，實(shí)時(shí)估算出電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)速度傳感器，為電機(jī)控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統(tǒng)付諸實(shí)踐，應(yīng)用于實(shí)際工程中，對(duì)卡爾曼濾波算法在永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器控制方面的性能進(jìn)行進(jìn)一步研究。關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)；無(wú)速度傳感器；卡爾曼濾波
標(biāo)簽： 卡爾曼 濾波算法 永磁同步電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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高速、高精度已經(jīng)成為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，而位置檢測(cè)環(huán)節(jié)是決定伺服系統(tǒng)高速、高精度性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。光電編碼器作為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中常用的檢測(cè)裝置，根據(jù)結(jié)構(gòu)和原理的不同分為增量式和絕對(duì)式。本文從原理上對(duì)增量式光電編碼器和絕對(duì)式光電編碼器做了深入的分析，通過(guò)對(duì)比它們的特性，得出了絕對(duì)式光電編碼器更適合高速、高精度伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)論。 絕對(duì)式光電編碼器精度高、位數(shù)多的特點(diǎn)決定其通信方式只能采取串行傳輸方式，且由相應(yīng)的通信協(xié)議控制信息的傳輸。本文首先針對(duì)編碼器主要生產(chǎn)廠商日本多摩川公司的絕對(duì)式光電編碼器，深入研究了通信協(xié)議相關(guān)的硬件電路、數(shù)據(jù)幀格式、時(shí)序等。隨后介紹了新興的電子器件FPGA及其開(kāi)發(fā)語(yǔ)言硬件描述語(yǔ)言Verilog HDL，并對(duì)基于FPGA的絕對(duì)式編碼器通信接口電路做了可行性的分析。在此基礎(chǔ)上，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，將整個(gè)接口電路劃分成發(fā)送模塊、接收模塊、序列控制模塊等多個(gè)模塊，各個(gè)模塊采用Verilog語(yǔ)言進(jìn)行描述設(shè)計(jì)編碼器接口電路。最終的設(shè)計(jì)在相關(guān)硬件電路上實(shí)現(xiàn)。最后，通過(guò)在TMS320F2812伺服控制平臺(tái)上編寫的硬件驅(qū)動(dòng)程序驗(yàn)證了整個(gè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)功能，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。
上傳時(shí)間： 2013-07-11
上傳用戶：snowkiss2014
PWM(脈沖寬度調(diào)制)是一種利用數(shù)字信號(hào)來(lái)控制模擬電路的控制技術(shù)，廣泛應(yīng)用于電源、電機(jī)、伺服系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、電子控制器、功率控制等電力電子設(shè)備。PWM技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用最為廣泛，也是變頻技術(shù)的核心，同時(shí)在機(jī)床，液壓位置控制系統(tǒng)等機(jī)械裝置中也發(fā)揮著重要的作用。PWM技術(shù)已經(jīng)成為控制領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，因此研究PWM發(fā)生器對(duì)于基礎(chǔ)理論的發(fā)展和技術(shù)的改進(jìn)都有十分重要的意義。 論文研究的主要內(nèi)容是用任意波形作為調(diào)制信號(hào)通過(guò)特定的方法來(lái)產(chǎn)生所需要的PWM波形，任意波形的合成和PWM波形的生成是兩個(gè)主要任務(wù)。任意波形的合成是課題設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)，也是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素之一。論文中波形合成采用直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。DDS技術(shù)以相位為地址，通過(guò)查找離散幅度數(shù)據(jù)進(jìn)行波形合成，具有輸出波形相位變化連續(xù)、分辨率高、頻率轉(zhuǎn)換速率快的優(yōu)點(diǎn)，而且通過(guò)設(shè)置控制字可靈活方便地改變輸出頻率，是目前波形合成的主流方法。 實(shí)現(xiàn)PWM發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法有多種。在綜合比較了單片機(jī)、DSP、ARM等常用開(kāi)發(fā)工具特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文提出了一種以可編程邏輯器件(PLD)為主體，單片機(jī)輔助配合的設(shè)計(jì)方法。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電了技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程邏輯器件的集成度和容量越來(lái)越大，基于PLD的設(shè)計(jì)方法正逐步成為一種主流于段，是近些年來(lái)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)熱點(diǎn)。整個(gè)系統(tǒng)分為模擬波形產(chǎn)生、單片機(jī)控制電路、FPGA內(nèi)部功能模塊三大部分。FPGA部分的設(shè)計(jì)是以Altera公司的Quartus Ⅱ軟件為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用VHDL語(yǔ)言為主要輸入手段來(lái)完成內(nèi)部各功能模塊的設(shè)計(jì)輸入、編譯、仿真等調(diào)試工作，目標(biāo)載體選用性價(jià)比比較高的Altera公司的CycloneⅡ系列的器件；單片機(jī)控制電路主要負(fù)責(zé)控制字的設(shè)置和顯示，波形數(shù)據(jù)的接受與發(fā)送；用MATLAB軟件完成仟意波形的繪制和模擬任務(wù)。 論文共分五章，詳細(xì)介紹了課題的背景、PWM發(fā)生器的發(fā)展和應(yīng)用以及選題的目的和意義等，論述了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性，對(duì)外圍電路和FPAG內(nèi)部功能模塊的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了具體說(shuō)明，并對(duì)仿真結(jié)果、系統(tǒng)的性能、存在的問(wèn)題和改進(jìn)方法等進(jìn)行了分析和闡述。整個(gè)設(shè)計(jì)滿足PWM發(fā)生器的任務(wù)和功能要求，設(shè)計(jì)方法可行。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：ommshaggar
隨著微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)正朝著通用化、智能化、微型化的方向發(fā)展。目前，以數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）為核心的運(yùn)動(dòng)控制卡已成為運(yùn)動(dòng)控制器的發(fā)展主流。它可方便地以插卡形式嵌入PC機(jī)，將PC機(jī)強(qiáng)大的信息處理能力和開(kāi)放式特點(diǎn)與運(yùn)動(dòng)控制卡的運(yùn)動(dòng)控制能力相結(jié)合，具有信息處理能力強(qiáng)、開(kāi)放程度高、運(yùn)動(dòng)控制方便、通用性好的特點(diǎn)。因此，本文通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的深入研究，開(kāi)發(fā)了一款以DSP和FPGA為主控單元、基于PCI總線的運(yùn)動(dòng)控制卡。 首先，設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)控制卡硬件電路，對(duì)控制卡的DSP和FPGA外圍電路、PCI總線接口電路、模擬量輸出電路、編碼器信號(hào)采集電路、通用I/O接口電路等實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)討論。 為提高控制卡的硬件集成度和可靠性，通過(guò)對(duì)FPGA的編程設(shè)計(jì)，在FPGA中實(shí)現(xiàn)了PCI總線目標(biāo)設(shè)備接口控制器、雙端口RAM、DDA精插補(bǔ)電路、DAC接口電路、編碼器信號(hào)處理電路和數(shù)字I/O信號(hào)處理電路。 基于改進(jìn)的數(shù)字PID控制器和前饋控制，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了運(yùn)動(dòng)控制卡的位置閉環(huán)伺服控制器，并整定了控制器參數(shù)，獲得良好的伺服控制特性。 最后，采用WinDriver開(kāi)發(fā)了控制卡的驅(qū)動(dòng)程序，并詳細(xì)介紹了驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)流程。
標(biāo)簽： FPGA DSP 運(yùn)動(dòng)控制卡
上傳時(shí)間： 2013-08-01
上傳用戶：00.00
該文主要介紹基于DSP(TMS320LF2407A)和CPLD(MAX3128A)伺服運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)的設(shè)計(jì).文中在討論了永磁同步電機(jī)的控制策略的基礎(chǔ)上提出了針對(duì)表面式永磁同步伺服電機(jī)的i=0的矢量控制,介紹了通過(guò)光電碼盤確定永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置的方法,以及SVPWM的原理和特性及其數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法.詳細(xì)闡述由TMS320LF2407A和MAX3128A構(gòu)建的傳動(dòng)控制系統(tǒng)平臺(tái).以上述平臺(tái)為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了一個(gè)基于矢量控制的三環(huán)永磁同步伺服系統(tǒng),為解決典Ⅱ系統(tǒng)超調(diào)和抗擾性的矛盾,將IP調(diào)節(jié)器引入系統(tǒng).通過(guò)試驗(yàn)證明IP調(diào)節(jié)器在不影響系統(tǒng)抗擾性和穩(wěn)態(tài)精度的前提下,大大降低了電流的超調(diào).工程實(shí)踐證明了設(shè)計(jì)的正確性.為了滿足用戶對(duì)系統(tǒng)方便操作和監(jiān)視的要求,實(shí)現(xiàn)參數(shù)在線修改以及故障綜合,并滿足一定可視性,提出并設(shè)計(jì)了基于RS232的串行通訊程序,包括兩部分:PC機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)字操作器.文中詳細(xì)分析了設(shè)計(jì)數(shù)字操作器的硬件模塊及框圖和軟件流程,實(shí)際應(yīng)用表明數(shù)字操作器方便了用戶對(duì)系統(tǒng)的操縱和監(jiān)視,已在實(shí)際工程中得到應(yīng)用.
標(biāo)簽： FPGA DSP 開(kāi)放式 運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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